膳食纖維主要包括纖維素、半纖維素、果膠、菊粉和木質(zhì)素等，也包含皂苷、蠟質(zhì)、角質(zhì)和抗消化蛋白等相關(guān)的植物類物質(zhì)，可分為水溶性和不溶性膳食纖維兩類，膳食纖維是食品的主要功能成分或生物活性化合物之一，被稱為“第七大營養(yǎng)素”、“腸道清道夫”。
竹筍是禾本科竹亞科植物的雛芽，膳食纖維含量豐富，每100g竹筍含0.58g粗纖維素，而淀粉、糖和脂肪含量較低，有“素食第一品”的美稱。竹筍膳食纖維主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和多糖等組成，具有比其他膳食纖維更好的水油保持能力，開發(fā)利用竹筍膳食纖維具有廣闊的前景。
竹筍膳食纖維的改性
竹筍膳食纖維通過改性，可以使其中的大分子連接鍵斷裂，形成為小分子物質(zhì)，使不溶性膳食纖維部分轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維，提高竹筍膳食纖維的溶解度和功能性，如持水能力、結(jié)合水能力、溶脹能力等，從而增加竹筍膳食纖維在食品工業(yè)中的利用率。
常用的改性方法有化學改性、生物改性、物理機械降解改性和聯(lián)合改性法等。改性方法的應(yīng)用是制備高活性高功能性膳食纖維的關(guān)鍵步驟，聯(lián)合改性技術(shù)是目前研究最多，也是未來發(fā)展的方向之一。
1、化學改性
化學改性也稱化學修飾。竹筍膳食纖維主鏈和支鏈結(jié)構(gòu)上存在許多羥基和其他的活潑官能團，可以通過酸堿作用降解纖維的高分子化合物，使其化學鍵斷裂、聚合度降低，與酸堿中的官能團重新結(jié)合成一種新的聚合物，可明顯提高水溶性膳食纖維的含量。化學改性方法包括甲基化、羧甲基化、乙?；?、硫酸化以及部分降解等，化學改性法被廣泛運用到纖維、多糖、果膠的改性中。
研究表明，化學改性后的竹筍膳食纖維表面有明顯的裂紋及溝壑，結(jié)晶度和聚合度下降，從而增強其膨脹力、持水力及結(jié)合水力。雖然化學改性能明顯提高竹筍中可溶性膳食纖維的含量，但化學試劑也可能會破壞膳食纖維的分子結(jié)構(gòu)，降低膳食纖維的生理活性。
2、生物改性
生物改性通常包括酶法改性和發(fā)酵改性。
酶法改性通常使用纖維素酶、木聚糖酶和淀粉酶等，發(fā)酵改性一般使用乳酸菌。酶法改性即利用各種酶分解竹筍膳食纖維中的不溶性成分，使其結(jié)構(gòu)變疏松，比表面積增大，并且將部分不可溶性膳食纖維降解轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維，改善其物理特性，酶法改性后可使膳食纖維孔隙、比表面積、游離酚含量增加，提高抗氧化能力，雷竹筍纖維經(jīng)體外發(fā)酵后能提高乙酸、丙酸和丁酸的含量，表明改性后的竹筍膳食纖維對腸道健康有著更加積極的影響。
發(fā)酵改性即利用微生物長時間發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸類代謝產(chǎn)物營造酸性環(huán)境，酸性條件下提供的質(zhì)子使竹筍纖維素的糖苷鍵斷裂，竹筍膳食纖維的大分子聚合物分解成小分子化合物，從而增加水溶性膳食纖維的含量。通過發(fā)酵不僅可以提高竹筍膳食纖維的功能特性，而且乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物會部分殘留在其中，使得產(chǎn)品風味口感更加宜人，膳食纖維在腸道中的微生物發(fā)酵程度越高，生理活性也越強。
3、物理機械降解改性
物理機械降解法包括高壓均質(zhì)、亞臨界水、超聲波、微波、超微粉碎和擠壓蒸煮改性等。機械降解法是在熱力場、機械能場以及高壓作用下，通過破壞竹筍膳食纖維束狀結(jié)構(gòu)的氫鍵致使其致密空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷删W(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)，克服物料內(nèi)部凝聚力使物料粒徑減小，從而提高膳食纖維素的溶解性、持水力和膨脹力。
在機械降解的方法中，超細粉碎被認為是重要的技術(shù)，它影響著食品的理化性質(zhì)。隨著食品顆粒尺寸的減小，水化性能增加，進而將纖維成分從不溶性部分重新分配到可溶性部分。研究表明，超細粉碎可減小膳食纖維顆粒尺寸，增加可溶性膳食纖維，提高其持水力、持油力和膨脹力。
重壓研磨和氣流粉碎都屬于微粉碎改性，研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維的粒徑大小對膽汁酸吸附力有重大影響，經(jīng)氣流粉碎改性后的竹筍膳食纖維對膽汁酸吸附量為普通粉碎的12倍，而且由于竹筍膳食纖維粒徑的降低，包裹在竹筍膳食纖維內(nèi)部的親水基團暴露，單糖組分相對含量發(fā)生改變，熱穩(wěn)定性增強。
此外，超聲波改性和微波改性實驗結(jié)果表明，超聲波改性法優(yōu)于微波改性，其原因在于膳食纖維中的半纖維素和木質(zhì)素等極性分子吸收超聲波后化學鍵斷裂，小分子質(zhì)量的化學物質(zhì)急劇揮發(fā)，產(chǎn)生壓力，促使微孔隙形成，導致膳食纖維比表面積增大，可溶性成分增加，結(jié)合水的能力增強。
擠壓蒸煮是機械降解改性的新技術(shù)，溫度、壓力等因素是影響改性效果的主要因素。研究表明高溫可以有效促進纖維的降解，擠壓蒸煮能顯著提高竹筍的水溶性膳食纖維水平，其原理是竹筍在受到擠壓過程中，由于熱量和水分的作用，使膳食纖維中的果膠物質(zhì)溶解降解，導致纖維素含量下降，同時在擠壓過程中，膳食纖維的糖苷鍵斷裂，導致不溶性纖維的增溶。
4、聯(lián)合改性
竹筍膳食纖維聯(lián)合改性均為物理法和生物法的結(jié)合，有擠壓-纖維素酶改性、高溫高壓-纖維素酶改性、高速剪切-酶改性法等。
有學者應(yīng)用擠出-纖維素酶改性處理南竹筍，擠出纖維素酶聯(lián)合改性后，竹筍膳食纖維中的水溶性膳食纖維含量高達22.17%，這可能是由于纖維素酶不溶性纖維素和半纖維素水解為可溶性細胞壁多糖和在擠出過程中的轉(zhuǎn)糖基化所致。
高溫結(jié)合纖維素酶處理后，竹筍膳食纖維顆粒的數(shù)量增加，溶于水后顆粒膨潤、伸展，產(chǎn)生更大的容積，但高溫高壓和纖維素酶處理會嚴重破壞竹筍膳食纖維結(jié)構(gòu)，竹筍膳食纖維的成分發(fā)生重新分配。
研究發(fā)現(xiàn)，高速剪切-木聚糖酶和纖維素酶聯(lián)合處理后的膳食纖維顆粒大小從383.90μm下降到30.65μm，處理后的竹筍中暴露的羥基、亞甲基和芳香族化合物較多，且通過掃描電鏡觀察到了竹筍膳食纖維的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，顯著降低了葡萄糖溶液的擴散速度，導致葡萄糖吸附能力提高。
竹筍膳食纖維的應(yīng)用
隨著人們對自我健康的關(guān)注度提升，膳食纖維日益受到關(guān)注，被廣泛應(yīng)用到各種食品、保健品和醫(yī)藥制品中。作為膳食纖維重要來源的竹筍膳食纖維也被應(yīng)用在面制品、保健品和乳制品中。
1、在面制品中的應(yīng)用
研究發(fā)現(xiàn)，在面粉中添加竹筍膳食纖維能提高面粉的粉質(zhì)、面團的吸水率，改善面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加面團穩(wěn)定時間，提升面團的黏性、彈性，改善面團經(jīng)反復冷凍出現(xiàn)的裂口和缺乏韌性等問題，減少面團中的水分損失從而改良面團品質(zhì)。用竹筍膳食纖維粉制成的餅干不僅纖維含量高，而且味道香甜，適于便秘、肥胖人群和老人小孩食用。在口感香甜軟糯的蛋糕中添加竹筍膳食纖維，可提高蛋糕口感，降低其血糖生成指數(shù)，適合“三高”人群食用。
2、在肉制品中的應(yīng)用
竹筍膳食纖維具有良好的持水持油性，在肉制品中添加竹筍膳食纖維可增強肉制品的乳化穩(wěn)定性，同時改善口感。將竹筍膳食纖維添加到香腸等肉糜制品中，能增強其凝膠特性，降低蒸煮損失及失水率，改善肉制品的感官特性。有研究以2:2:1比例的豬皮、水和改性南竹筍可溶性膳食纖維混合制成凝膠代替脂肪用于中式香腸中，豬皮中的高蛋白質(zhì)含量與可溶性膳食纖維較強的水結(jié)合能力能降低香腸蒸煮損失率，增加香腸中蛋白質(zhì)和水分含量，提高香腸的物理性能和穩(wěn)定性。在魚丸中添加竹筍膳食纖維可以提高產(chǎn)品的硬度和咀嚼性等。
3、在乳制品中的應(yīng)用
添加膳食纖維的乳制品不但改善了營養(yǎng)價值，擴大了使用范圍，還滿足了人體所需的各種營養(yǎng)成分。研究發(fā)現(xiàn)，添加改性的筍頭膳食纖維不僅能顯著提高酸奶的粘度和持水力，還可以減少乳清析出，且不會對酸奶香氣造成影響。
此外，竹筍膳食纖維在飲料、果蔬果醬、油炸食品中也有一定應(yīng)用，并且竹筍膳食纖維良好的降血脂、降血糖和改善腸道功能特性，使其在保健食品和功能性食品中的應(yīng)用也具有廣闊前景。
參考資料：
[1]龔娣,陳程莉,常馨月,董全.竹筍膳食纖維的改性研究進展[J].中國食品添加劑,2020,31(01):172-178.
[2]李云琴,趙一鶴.竹筍膳食纖維的研究進展及發(fā)展趨勢[J].竹子學報,2021,40(04):44-49.
[3]劉欣,姜鵬飛,傅寶尚,楊晶琦,祁立波,尚珊.竹筍膳食纖維的提取、生理功能特性及其在食品中的應(yīng)用[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2023,49(03):354-362.
[4]鄭洪梨,劉俊辰,徐巧玲,鄭趙敏,黃琪琳.竹筍膳食纖維提取、功能特性及應(yīng)用研究進展[J].食品工業(yè),2022,43(10):239-244.
作者簡介
小泥沙，食品科技工作者，食品科學碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。
手機站
微信小程序
Foodjx公眾號
Foodjx APP
QQ：1369114730
浙公網(wǎng)安備 33010602000101號
我要評論